[发明专利]突然弯曲高强度面板的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及对低成形性的高强度金属薄板面板进行弯曲。

背景技术

在传统的金属薄板弯曲工艺（如翻边或卷边操作）中，弯曲半径受限于材料断裂前的延展能力。该参数在拉力试验中被定义为材料的总延展率。在弯曲工艺中，金属薄板的外层经历最大程度延展。外层由经历大幅减少延展的内层支撑。

金属薄板弯曲操作中的最大应变的通式可表述为：

e=t/(2R_中间面)=总延展率（t=薄板厚度）；

由该等式可得，最小弯曲半径为：

R_中间面=t/(2倍总延展率)；

一般对于铝合金而言，总延展率=0.25，则：

R_中间面=t/(2x0.25)=2t

与工具的半径相对应的内表面可计算为：

R_内表面=1.5t

在实践中，通常，1mm厚的6111-T4铝合金薄板的内半径限定成最小值为2.5t，以避免外半径在翻边或卷边生产中发生断裂。

已进行多种尝试从而在弯曲、翻边或卷边时形成较小半径。例如，美国第6,865,917号专利公开了利用弹性工具来弯曲材料。该弹性工具承受剧烈压挤，并在承受最显著拉伸的坯料外表面上产生增大的静水压力。对很多材料而言，当施加静水压力时能获得更高的延展率。

美国第6,928,848号专利所公开的另一种方法为：将薄板在需要小翻边半径的位置处预弯成较大半径，然后执行靠模翻边（cam flanging）操作以在金属薄板坯料上成形更小的内弯半径。例如，将AA6111-T4铝面板预弯成约2.5t，然后执行靠模翻边操作以成形R_内表面=0.5t或更小的内半径。将面板弯曲到这种程度是可能的，这是因为材料流被从坯料的翻边提供至延展区域。

涉及突然弯曲超高强度厚钢板材的问题的另一实例，例如，6mm厚板材具有约12%的延展率，其呈现出降低的延展。降低的延展特性转化为中间面的最小半径为：

R_中间面=t/(2x0.12)=4t

6mm厚板上的中间面的最小半径（4t）等于24mm，而外半径为30mm。30mm的外半径并不显得尖锐同时也并非所期望的。

上述问题和其它问题可通过如下概述的本发明来解决。

发明内容

根据所提供的解决方案，有两个方面涉及在可能延展和断裂的区域中形成压挤区的方法。第一方面为：将坯料预弯至较大半径（如，6t至7t），然后施加基本轴向压挤力以将材料挤压到尖锐内侧拐角中。压挤该翻边会在传统弯曲工艺中产生大量延展的区域内产生压挤应力。第二方面为：以具有大弯曲半径的角度弯曲该坯料直到坯料的边缘容纳在模具的限制边缘中，这会使得翻边形成弓形区域，然后将翻边的弓形区域压挤至拐角中。

根据本发明的一方面，提供了一种在面板上成形突然弯曲的方法，该方法包括预弯面板以成形出翻边，该翻边在翻边与面板的主体部分之间的基部处具有半径。在翻边的末端与基部之间压紧所述翻边，此时在翻边与砧面之间形成了空隙。然后将翻边压挤在砧面上。

根据该方法的其它方面，该方法可进一步包括：将面板的主体部分压紧在压紧垫与模具之间，同时冲头往复运动以执行预弯步骤及随后执行压挤步骤。该方法的特征还在于，为模具提供限制边缘，在压挤步骤期间模具的限制边缘与翻边的末端接合。翻边的末端通过冲头成形至与模具的砧面接合。翻边的末端沿着砧面滑动直到该末端与限制边缘接合。

翻边与砧面之间所形成的空隙，可以是限定出靠近翻边基部的空隙的弓形区域。该方法还包括将该弓形区域压挤在砧面上，这会使得面板的基部进入到翻边的基部中。换而言之，翻边与砧面之间形成的空隙由翻边的邻近其基部的弓形部分限定，该方法还包括将弓形部分压挤在砧面上以使得弓形部分向翻边的基部流动。

根据本发明的另一方面，提供了一种替代方法，该方法可包括将面板的主体部分压紧在压紧垫与模具之间。将翻边的末端压在模具与压挤工具之间。在通过压挤工具压翻边的同时，使用成形工具来使翻边的基部成形到模具的拐角中。翻边与模具的拐角之间所形成的空隙邻近翻边的基部。翻边的基部被迫流入模具的拐角。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于在面板上成形翻边的工具。该工具可包括：模具，该模具具有与翻边的末端接合的限制边缘；用于将面板压紧在模具上的压紧垫；以及冲头，该冲头初始与面板接合以成形出在翻边基部处具有半径的翻边。在翻边被压在压紧垫与限制边缘之间的同时，冲头使翻边倚靠着模具的砧面成形以减小翻边的半径。